Thiết lập tương quan sức chống cắt không thoát nước giữa thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm hiện trường của đất bùn sét khu vực quận 2, tp hồ chí minh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

--------------------

NGUYỄN PHƯƠNG BẰNG

THIẾT LẬP TƯƠNG QUAN SỨC CHỐNG CẮT KHƠNG
THỐT NƯỚC GIỮA THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG
VÀ THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG CỦA ĐẤT BÙN
SÉT KHU VỰC QUẬN 2, TP. HCM
Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật
Mã số: 60.44.68

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2012


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS. TS. Đậu Văn Ngọ
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. Phan Thị San Hà
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. Võ Đại Nhật
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.
HCM ngày 26 tháng 12 năm 2012
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

1. PGS. TS. Nguyễn Việt Kỳ
2. TS. Phan Thị San Hà
3. TS. Võ Đại Nhật
4. TS. Kiều Lê Thủy Chung
5. TS. Nguyễn Đình Tứ
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT
ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ


-i-

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
_____________________

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
_____________________

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Phương Bằng

MSHV: 11350378

Ngày, tháng, năm sinh: 02 / 05 / 1979

Nơi sinh: Thành phố Hồ Chí Minh

Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật

Mã số: 60.44.68

I.

TÊN ĐỀ TÀI:

“Thiết Lập Tương Quan Sức Chống Cắt Khơng Thốt Nước giữa Thí Nghiệm
Trong Phịng và Thí Nghiệm Hiện Trường của Đất Bùn Sét Khu Vực Quận 2,
TP. HCM.”

II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
 Nhiệm vụ:
o

Xây dựng mơ hình phân bố đất bùn sét trong khu vực nghiên cứu bằng phần
mềm GMS (version 7.1).

o

Trình bày các đặc điểm địa kỹ thuật đặc trưng của đất bùn sét.

o

Phân tích, thiết lập sự tương quan sức chống cắt khơng thốt nước theo kết quả

thí nghiệm cắt trực tiếp và thí nghiệm nén ba trục khơng cố kết khơng thốt
nước, và tương quan giữa thí nghiệm cắt trực tiếp và thí nghiệm cắt cánh hiện
trường cho đất bùn sét ở khu vực Quận 2, Tp. HCM.

 Nội dung: gồm có các chương và phần chính như sau:
Chương 1. Mở đầu.
Chương 2. Đặc điểm đất bùn sét ở Quận 2, Tp. HCM.


-ii-

Chương 3. Lý thuyết phân tích hồi qui mơ hình tương quan S u áp dụng trong
đề tài nghiên cứu.
Chương 4. Thiết lập sự tương quan S u theo kết quả thí nghiệm trong phịng và
thí nghiệm hiện trường cho đất bùn sét ở Quận 2, Tp. HCM.
Kết luận và kiến nghị.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02 / 07 / 2012

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30 / 11 / 2012
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS. Đậu Văn Ngọ
Tp. HCM, ngày 26 tháng 12 năm 2012
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ


-iii-

LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp hoàn thành luận văn thạc sĩ, chuyên ngành Địa Kỹ Thuật thuộc Khoa
Kỹ thuật Địa chất và Dầu khí – Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM, tơi xin chân
thành gửi lời cảm ơn đến q thầy, cô Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM, đặc
biệt là q thầy, cơ Khoa Kỹ thuật Địa chất và Dầu khí đã hết sức tận tụy trong q
trình đào tạo, giúp cho tơi có mơi trường học tập tốt để hồn thành chương trình cao
học và có được những kiến thức chun ngành rất bổ ích.
Tơi cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Đậu Văn Ngọ, người
đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tơi hồn thành luận văn này.
Ngồi ra, tơi xin được cảm ơn Trung tâm Nghiên Cứu Công Nghệ và Thiết Bị
Công Nghiệp, Công ty TNHH Tư Vấn SCE (Indo – China), Công ty TNHH Tư Vấn
– Xây Dựng – Địa Ốc Văn Trường, Công ty Kỹ Thuật Xây Dựng Tung Feng (Việt
Nam) đã hỗ trợ, cung cấp dữ liệu để tơi có thể thực hiện và hồn thành đề tài nghiên
cứu.
Cuối cùng, cho phép tơi được bày tỏ lịng tri ân đối với gia đình, những người đã
chia sẻ, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian công
tác, học tập vừa qua.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 11 năm 2012
Tác giả,
Nguyễn Phương Bằng


-iv-

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đề tài “Thiết Lập Tương Quan Sức Chống Cắt Khơng Thốt Nước giữa Thí
Nghiệm Trong Phịng và Thí Nghiệm Hiện Trường của Đất Bùn Sét Khu Vực
Quận 2, TP. HCM” được thực hiện nhằm nghiên cứu sự tương quan sức chống cắt

khơng thốt nước (S u ) của đất bùn sét ở Quận 2, Tp. HCM, bao gồm mối tương
quan S u giữa Thí nghiệm Cắt Trực Tiếp (S u,DS ) với Thí nghiệm Ba Trục Khơng Cố
Kết Khơng Thốt Nước (S u,UU ), và mối tương quan S u giữa Thí nghiệm Cắt Trực
Tiếp (S u,DS ) với Thí nghiệm Cắt Cánh Hiện Trường (S u,VS ). Từ các kết quả thí
nghiệm S u thu thập được, các mối tương quan sức chống cắt khơng thốt nước được
phân tích dựa theo lý thuyết tương quan và hồi qui với khoảng tin cậy cho trước CI
= 95%. Kết quả tìm được là các phương trình tương quan của các cặp biến nghiên
cứu tương quan (S u,DS ; S u,UU ) và (S u,DS ; S u,VS ) theo độ sâu z và theo độ sệt LI.
Thơng qua các phương trình tương quan trên sẽ giúp kỹ sư thiết kế xây dựng có thể
tìm được sơ bộ các giá trị S u,UU và S u,VS thông qua giá trị S u,DS và ngược lại. Ngoài
ra, luận văn cịn th ống kê các giá trị trung bình đ ịa kỹ thuật đặc trưng của đất bùn
sét, và trình bày kết quả nội suy Kriging chiều dày lớp bùn sét trong khu vực nghiên
cứu.

THESIS ABSTRACT
The research topic “Establishing The Correlation of Undrained Shear
Strength Between The Laboratory Tests and The Field Test for Clayey Muddy
Soil in District 2, Ho Chi Minh City” was executed to study the correlation of
undrained shear strength (S u ) of clayey muddy soil in District 2, Ho Chi Minh city,
consisting of the S u correlation between the Direct Shear Test (S u,DS ) and the
Triaxial Shear – Unconsolidated Undrained Test (S u,UU ), and the S u correlation
between the Direct Shear Test (S u,DS ) and the Field Vane Shear Test (S u,VS ). Basing
on the S u test results collected, the correlations of undrained shear strength were
analyzed according to theory of correlation and regression with given confidence


-v-

interval CI = 95%. The found results are correlating equations of pairs of the
correlating researched variables (S u,DS ; S u,UU ) and (S u,DS ; S u,VS ) according to the

depth z and the liquidity index (LI). Upon the above results, it is useful for civil
design engineer to have predicted values of S u,UU và S u,VS through S u,DS value and
vice versa. In addition, the thesis was shown the average statistical values which are
geotechnical specificities of the clayey muddy soil, and presented the Kriging
interpolating result of the thickness of the clayey muddy soil.


-vi-

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung
thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Tôi cũng xin cam đoan r ằng các thơng
tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 11 năm 2012
Tác giả luận văn,
Nguyễn Phương Bằng


-vii-

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ.………………………………………….

i

LỜI CẢM ƠN……………………….………………………………………….

iii

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ.…………………………………………...

iv

LỜI CAM ĐOAN………………………………………………………………

vi

MỤC LỤC……………………………………………………………………… vii
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU………………………………………………………..

1

1.1. Ý nghĩa và tầm quan trọng của đề tài nghiên cứu…………………………

1

1.2. Mục tiêu nghiên cứu……………………………………………………….

1

1.3. Nội dung nghiên cứu………………………………………………………

2

1.4. Phương pháp nghiên cứu…………………………………………………..

3

1.5. Cấu trúc của luận văn……………………………………………………...

3

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐẤT BÙN SÉT Ở QUẬN 2, TP. HCM…………

4

2.1. Vị trí khu vực nghiên cứu……………………..….......................................

4

2.2. Đặc điểm đất bùn sét ở Quận 2, Tp. HCM………………………………...

4

2.2.1. Khái niệm đất bùn sét………………………………………………

4

2.2.2. Nguồn gốc thành tạo đất bùn sét ở Tp. HCM……………………...

5

2.2.3. Đặc điểm của đất bùn sét ở Quận 2, Tp. HCM…………………….

5

2.3. Mơ hình nội suy Kriging cho chiều dày lớp bùn sét ở Quận 2, Tp. HCM...

6

2.3.1. Giới thiệu…………………………………………………………...

6

2.3.2. Phương pháp Ordinary Kriging…………………………………….

7

2.3.3. Thu thập dữ liệu hố khoan cho mơ hình nội suy Kriging………….. 10
2.3.4. Kết quả mơ hình nội suy Ordinary Kriging cho chiều dày lớp bùn
sét ở Quận 2, Tp. HCM...……………...……………………...........

12

2.3.5. Đánh giá kết quả nội suy Kriging………………………………….. 15
CHƯƠNG 3: LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH HỒI QUI TƯƠNG QUAN Su
ÁP DỤNG TRONG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU……………………..………….

16

3.1. Giới thiệu………………………………………………………………….. 16
3.2. Qui trình phân tích mơ hình tương quan Su……………………………….. 16


-viii-

3.3. Xác định cỡ mẫu (N) trong phân tích tương quan………………………… 18
3.4. Mơ hình hồi qui tuyến tính đơn (linear regression)……………………….

18

3.4.1. Phương trình hồi qui tuyến tính đơn……………………………….

19

3.4.2. Khoảng tin cậy và kiểm định giả thuyết trong hồi qui tuyến tính
đơn………………………………………………………………….

19

3.4.3. Phân tích phương sai hồi qui……………………………………….

20

3.5. Mơ hình hồi qui phi tuyến tính (non-linear regression)…………………...

21

3.6. Kiểm định sự phù hợp của mơ hình………………………….....................

21

CHƯƠNG 4: THIẾT LẬP SỰ TƯƠNG QUAN Su THEO KẾT QUẢ THÍ
NGHIỆM TRONG PHỊNG VÀ THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG CHO
ĐẤT BÙN SÉT Ở QUẬN 2, TP. HCM……………………………………….

22

4.1. Sơ đồ vị trí thực hiện thí nghiệm………………………………………….. 22
4.2. Kiểm tra cỡ mẫu N phân tích tương quan Su……………………………… 22
4.3. Kết quả nghiên cứu mơ hình tương quan Su………………………………. 24
4.3.1. Tương quan (S
4.3.2. Tương quan (S
4.3.3. Tương quan (S

;S

,
,

,

;S

;S

,
,

,

) với độ sâu nghiên cứu z ≤ 14m.……......

24

) với độ sâu nghiên cứu z ≤ 16m……..….

26

) trong khoảng độ sệt nghiên cứu LI =

[1,0;1,8]……..……………………………………………………...
4.3.4. Tương quan (S

,

;S

,

27

) trong khoảng độ sệt nghiên cứu LI =

[1,0;1,9]……..……………………………………………………...

29

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………………………

31

TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………..

33

PHỤ LỤC 1 – BẢNG TỔNG HỢP DỮ LIỆU HỐ KHOAN KHẢO SÁT ĐỊA
CHẤT CƠNG TRÌNH THU THẬP ĐƯỢC Ở KHU VỰC QUẬN 2…………..

35

PHỤ LỤC 2 – BẢNG TỔNG HỢP DỮ LIỆU Su……………………………… 50
PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG…...

65


-1-

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1. Ý nghĩa và tầm quan trọng của đề tài nghiên cứu:
Đất bùn sét là loại đất yếu có khả năng gây mất ổn định hay biến dạng lớn, hay
gây lún, nứt kéo dài theo thời gian cho các cơng trình được xây dựng bên trên nó.
Trong thực tế, một số cơng trình lớn như dự án Đại lộ Đông Tây TP. HCM, dự án
đường Nguyễn Hữu Cảnh mở rộng, … và nhiều cơng trình dân dụng được xây trên
lớp bùn sét này đã bị lún, nứt, biến dạng lớn gây tốn kém nhiều tiền bạc, và thời
gian để xử lý. Ngồi ra, đất bùn sét cịn phân bố theo diện rộng trong khu vực thành
phố Hồ Chí Minh, bề dày lớp bùn sét có thể lên tới 30m. Do đó, cần thiết phải có
những nghiên cứu sâu về loại đất này để người kỹ sư thiết kế xây dựng có thể hiểu
rõ đặc điểm địa kỹ thuật cũng như ứng xử của đất bùn sét nhằm đánh giá được rủi
ro trước khi xây dựng, và đưa ra các biện pháp xử lý hợp lí có hiệu quả kinh tế cao.
Trước yêu cầu thực tiễn trên, đề tài nghiên cứu “Thiết Lập Tương Quan Sức
Chống Cắt Không Thốt Nước giữa Thí Nghiệm Trong Phịng và Thí Nghiệm
Hiện Trường của Đất Bùn Sét Khu Vực Quận 2, TP. HCM” được thực hiện với
mục đích:
o

Trình bày các đặc điểm địa kỹ thuật đặc trưng của đất bùn sét.

o

Giúp cho người kỹ sư thiết kế có thể chỉ dựa vào kết quả thí nghiệm cắt trực
tiếp tìm được sơ bộ sức chống cắt khơng thốt nước (Su) của đất bùn sét theo
thí nghiệm cắt cánh hiện trường, và thí nghiệm nén ba trục khơng cố kết,
khơng thốt nước.

o

Góp phần tạo nên cơ sở dữ liệu về giá trị sức chống cắt khơng thốt nước của
đất bùn sét ở khu vực Quận 2 để làm nguồn tài liệu tham khảo.

o

Giúp cho nhà đầu tư xây dựng cắt giảm được chi phí đầu tư cơng trình.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu:
Đề tài nghiên cứu được thực hiện với các mục tiêu sau như sau:


-2-

o

Nghiên cứu và trình bày các đặc điểm của đất bùn sét giúp cho người đọc có
thể nắm được những đặc trưng địa kỹ thuật của loại đất yếu bùn sét.

o

Xây dựng mơ hình nội suy Kriging cho chiều dày lớp bùn sét ở Quận 2, Tp.
HCM được thực hiện bằng phần mềm GMS version 7.1 để người đọc có thể
thấy được sự phân bố không gian của đất bùn sét trong khu vực nghiên cứu.

o

Thiết lập các mơ hình tương quan sức chống cắt khơng thốt nước (Su) cho đất
bùn sét ở Quận 2, Tp.HCM từ các kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp (Su,DS), thí
nghiệm nén ba trục khơng cố kết, khơng thốt nước (Su,UU) và thí nghiệm cắt
cánh hiện trường (Su,VS). Từ kết quả các mơ hình tương quan (Su,DS ; Su,UU),
(Su,DS ; Su,VS) theo độ sâu (z) và theo độ sệt (LI) sẽ giúp cho người kỹ sư thiết
kế có thể chỉ dựa vào kết quả thí nghiệm Su,DS tìm được sơ bộ các giá trị Su,UU
và Su,VS.

1.3. Nội dung nghiên cứu:
Gồm những nội dung chính như sau:
(a)

Trình bày các đặc điểm địa kỹ thuật đặc trưng của đất bùn sét dựa trên giá trị
trung bình của kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đất. Từ đó, chỉ ra các đặc
điểm cho thấy đất bùn sét có tính chất của đất yếu.

(b)

Xây dựng mơ hình nội suy Kriging bằng phần mềm GMS version 7.1 cho
chiều dày lớp bùn sét từ dữ liệu các hố khoan khảo sát địa chất cơng trình thu
thập được ở khu vực Quận 2, Tp. HCM. Kết quả mơ hình tìm được có thể cho
người đọc thơng tin về độ sâu phân bố cũng như vị trí xuất hiện đất bùn sét
trong khu vực nghiên cứu.

(c)

Áp dụng phương pháp phân tích hồi qui để nghiên cứu, thiết lập mơ hình
tương quan sức chống cắt khơng thốt nước (Su) cho đất bùn sét ở Quận 2, Tp.
HCM theo dữ liệu kết quả Su của thí nghiệm cắt trực tiếp (Su,DS), thí nghiệm
nén ba trục khơng cố kết, khơng thốt nước (Su,UU) và thí nghiệm cắt cánh hiện
trường (Su,VS). Mơ hình nghiên cứu tương quan (Su,DS ; Su,UU), và tương quan


-3-

(Su,DS ; Su,VS) sẽ được xây dựng dựa vào độ sâu phân bố đất bùn sét (z) và dựa
theo độ sệt (LI).
1.4. Phương pháp nghiên cứu:
Để thực hiện đề tài nghiên cứu, tác giả đã thu thập và tổng hợp các báo cáo
khảo sát địa chất cơng trình, kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đất, kết quả thí
nghiệm cắt trực tiếp, kết quả thí nghiệm cắt cánh hiện trường, và kết quả thí nghiệm
nén ba trục khơng cố kết, khơng thốt nước của đất bùn sét ở khu vực Quận 2, Tp.
HCM. Từ cơ sở dữ liệu trên, tác giả tiến hành xây dựng mơ hình nội suy Kriging
cho chiều dày lớp bùn sét ở khu vực nghiên cứu dựa vào phương pháp nội suy
Ordinary Kriging được phân tích bằng phần mềm GMS version 7.1, và nghiên cứu
thiết lập các mơ hình tương quan (Su,DS ; Su,UU) và (Su,DS ; Su,VS) dựa theo lý thuyết
phân tích hồi qui. Ngồi ra, tác giả cịn tham khảo sách chun ngành, và những đề
tài nghiên cứu có liên quan từ các bài báo khoa học, hay các luận văn sau đại học để
áp dụng trong đề tài nghiên cứu của mình.
1.5. Cấu trúc của luận văn:
Cấu trúc của luận văn bao gồm các chương và phần chính được trình bày lần
lượt như sau:
Chương 1. Mở đầu.
Chương 2. Đặc điểm đất bùn sét ở Quận 2, Tp. HCM.

Chương 3. Lý thuyết phân tích hồi qui mơ hình tương quan Su áp dụng trong
đề tài nghiên cứu.
Chương 4. Thiết lập sự tương quan Su theo kết quả thí nghiệm trong phịng và
thí nghiệm hiện trường cho đất bùn sét ở Quận 2, Tp. HCM.
Kết luận và kiến nghị.


-4-

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐẤT BÙN SÉT Ở QUẬN 2, TP. HCM

2.1. Vị trí khu vực nghiên cứu:
Khu vực quận 2 nằm ở phía đơng của thành phố Hồ Chí Minh, trên tả ngạn
sơng Sài Gịn. Phía bắc giáp quận Thủ Đức, quận 9, và quận Bình Thạnh qua sơng
Sài Gịn và sơng Rạch Chiếc. Phía nam giáp quận 7, và huyện Nhơn Trạch tỉnh
Đồng Nai qua sơng Sài Gịn và sơng Đồng Nai. Phía tây giáp quận 4, quận 1, và
quận Bình Thạnh qua sơng Sài Gịn. Phía đơng giáp quận 9, và huyện Nhơn Trạch
tỉnh Đồng Nai qua sơng Đồng Nai.

Hình 2.1. Bản đồ Quận 2, Tp. HCM
(nguồn: />2.2. Đặc điểm đất bùn sét ở Quận 2, Tp. HCM:
2.2.1. Khái niệm đất bùn sét:


-5-

Đất bùn sét chính là lớp đất mặt
loại sét trong tự nhiên ở trạng thái chảy,
chịu tác dụng của các hoạt động vi sinh
vật và thực vật tạo thành. Trong đất bùn

sét, pha lỏng chiếm tỉ lệ lớn hơn hẳn pha
rắn, chứa thành phần hữu cơ và có các
tính chất sau:
 Hệ số rỗng e > 1,5 [1];

Hình 2.2. Đất bùn sét

 Độ sệt LI > 1 [3].
2.2.2. Nguồn gốc thành tạo đất bùn sét ở Tp. HCM:
Đến đầu Holocene, một đợt biển tiến vào đất liền ở đồng bằng sông Cửu
Long và một phần khu vực Đông Nam Bộ, chứng tỏ hoạt động kiến tạo đã làm cho
mặt đất bị hạ thấp, tạo nên loạt trầm tích đầm lầy ven biển. Biển tiến vào khu vực
thông qua các lạch triều, hiện nay vết tích của lạch triều cổ này chính là hệ thống
kênh rạch khá dày đặc trong khu vực thành phố Hồ Chí Minh và các vùng lân cận.
Trầm tích ở khu vực này để lại lớp sét pha, cát pha màu xám xanh, xám đen chứa
nhiều tàn tích thực vật chưa phân hủy hồn tồn. Tiếp đó biển rút đi vào Holocene
muộn, thời kì này khu vực trở lại tính chất đầm lầy ven biển có nhiều thực vật phát
triển tạo nên lớp bùn sét, bùn sét pha, bùn cát pha, … màu xám đen, nâu đen do
chứa nhiều hữu cơ [5].
2.2.3. Đặc điểm của đất bùn sét ở Quận 2, Tp. HCM:
Tổng hợp kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đất, ta có Bảng 2.1 trình bày
các giá trị trung bình đặc trưng địa kỹ thuật của đất bùn sét ở Quận 2, Tp. HCM như
bên dưới.


-6-

Bảng 2.1. Các đặc trưng địa kỹ thuật của đất bùn sét ở Quận 2, Tp. HCM
Độ
Ẩm

̅
(%)

Dung Trọng
Tự Nhiên

79,90

Hệ Số
Rỗng

̅w
(g/cm3)

Tỉ
Trọng
̅
(g/cm3)

1,50

2,63

2,17

̅

Chỉ Số
Dẻo
̅

(%)

Độ
Sệt

Góc Ma
Sát Trong

Lực Dính

̅

̅
(độ)

̅
(kG/cm2)

31,76

1,33

4,01

0,06

Phân tích các giá trị ở Bảng 2.1 ta thấy:
o

Đất bùn sét nghiên cứu có đặc tính chung của đất bùn sét như mô tả ở mục

2.2.1 là có hệ số rỗng ̅ = 2,17 > 1,5 và độ sệt ̅ = 1,33 > 1.

o

Các giá trị được gạch dưới, và in đậm trong Bảng 1 thể hiện rõ tính chất của
đất bùn sét nghiên cứu là đất yếu. Do đó, nếu cơng trình phải xây dựng trên
lớp đất yếu này thì người kỹ sư thiết kế cần thận trọng trong tính tốn, thiết
kế để phịng tránh sự cố cơng trình có thể xảy ra.

2.3. Mơ hình nội suy Kriging cho chiều dày lớp bùn sét ở Quận 2, Tp. HCM:
2.3.1. Giới thiệu:
Kriging là một nhóm các kỹ thuật
phân tích địa thống kê để nội suy giá trị
của một trường ngẫu nhiên (ví dụ như
cao độ z của địa hình) tại điểm khơng
được đo đạc thực tế từ những điểm đo
được gần đó [6].
Mơ hình nội suy Kriging được lựa
chọn để nghiên cứu phân bố độ sâu lớp

Chú thích:
Điểm đo được
Điểm cần nội
suy giá trị
Hình 2.3. Mơ hình nội suy giá trị

bùn sét vì những ưu điểm sau:
o

Hiệu quả trong việc phân nhóm dữ liệu phân tích vì có thể xử lý các nhóm

dữ liệu như là các điểm đơn lẻ.

o

Cho biết ước lượng của sai số (sai số Kriging), và ước lượng của biến.


-7-

o

Dựa vào sai số ước lượng có thể mơ phỏng biến ngẫu nhiên gần giống với
thực tế.
Bản thân phương pháp Kriging cũng có nhiều kiểu mơ hình phân tích cho

phép người sử dụng lựa chọn như:
o

Mơ hình Ordinary Kriging.

o

Mơ hình Simple Kriging.

o

Mơ hình Universal Kriging.

o

Mơ hình Indicator Kriging.

o

Mơ hình Probability Kriging.

o

Mơ hình Disjunctive Kriging.
Tác giả đã chọn mơ hình Ordinary Kriging để áp dụng phân tích trong luận

văn này vì tính thơng dụng của nó, và phù hợp với việc tính tốn giá trị nội suy cho
chiều dày lớp bùn sét.
2.3.2. Phương pháp Ordinary Kriging [8]:
Ordinary Kriging còn được gọi là Kriging chưa biết trước giá trị trung bình.
Việc phân tích mơ hình này dựa chủ yếu vào giả thuyết hàm ngẫu nhiên ổn định
(dừng) thật sự.
Một hàm ngẫu nhiên thỏa mãn giả thuyết ổn định thật sự nếu:
 Kỳ vọng tốn tồn tại và khơng phụ thuộc vào điểm tựa (phân bố) x:
E[Z(x)] = m, với x.
 Đối với bất kì vectơ nào, sự chênh lệch [Z(x+h) – Z(x)] có một phương sai
D[Z(x+h) – Z(x)] xác định cũng độc lập với x, nhưng phụ thuộc vào h.
Ta có:
[

]

[

]

(2.1)

Cũng như các phương pháp Kriging khác, mơ hình Ordinary Kriging được
tính tốn, phân tích dựa vào hàm cấu trúc variogram và covariance.


-8-

Hàm cấu trúc variogram [ (h)]:
Variogram được định nghĩa như là một nửa kỳ vọng toán của biến ngẫu
nhiên [Z(x) – Z(x+h)]2, ta có:
(h) = E[Z(x) – Z(x+h)]2

(2.2)

hay có thể xem (h) như là một nửa phương sai của [Z(x) – Z(x+h)]:
(h) = D[Z(x) – Z(x+h)]
 (h) =

2
∭ Z(x) – Z(x+h)] dv

(2.3)
(2.4)

trong đó:
Z(x), Z(x+h) – hai đại lượng ở hai điểm nghiên cứu cách nhau một đoạn h.
Variogram thực nghiệm được xác định như sau:
(h) =

∑

Z(x) – Z(x+h)]2

(2.5)

với:
N(h) – số lượng cặp điểm nghiên cứu.
Các variogram thực nghiệm thường là đường dích dắc dao động kề đường
cong lý thuyết. Do đó, có thể áp dụng các phương pháp khác nhau để mô phỏng về
dạng đường cong lý thuyết.
Covariance [C(h)]:
Nếu hai biến ngẫu nhiên Z(x) và Z(x+h) cách nhau một đoạn h có phương sai
thì chúng cũng có một covariance được tính như sau:
C(h) = E{[Z(x) – m].[Z(x+h) – m]}
hay C(h) = ∭ Z(x) – m].[Z(x+h) – m]dv

(2.6)
(2.7)

trong đó:
m – kỳ vọng tốn của hàm.
C(h) thực nghiệm được tính như sau:
C(h) =

∑

Z(x) – m].[Z(x+h) – m]

(2.8)

Nếu covariance tồn tại thì variogram tồn tại thông qua mối quan hệ sau:


-9-

(h) = C(0) – C(h)

(2.9)

Hình 2.4. Biểu diễn mối quan hệ covariance và variogram
Mơ hình Ordinary Kriging:
Giả sử có n giá trị

, …,

,

ở các điểm quan sát x1, x2, …, xn phân bố

ở lân cận điểm cần ước lượng x0 (hoặc khối ước lượng v0). Giá trị ước lượng tuyến
tính cho x0 (hoặc cho v0) tốt nhất có dạng:
∑

(2.10)

∑

(2.11)

trong đó:


– các lượng gia truyền;
– các thông số quan sát được ở điểm lân cận (hoặc khối) cần ước

lượng.
Để phép ước lượng đạt tối ưu cần phải thỏa mãn những điều kiện sau:
(a) Khơng có sai số hệ thống: nghĩa là sai số trung bình phải xấp xỉ bằng 0,
vậy dưới dạng khối có thể viết:
[


(2.12)

[∑

 ∑


]

∑

]
̅

̅
̅

-10-

 ∑
trong đó:
̅

– kỳ vọng tốn trung bình khu vực.

Vậy điều kiện (a) thỏa mãn khi:
∑

(2.13)

(b) Phương sai của ước lượng đạt cực tiểu: ta có
]
]

hay

cực tiểu

(2.14)

cực tiểu

(2.15)

̅

(2.16)

Biến đổi ta được:
∑

̅

Để phương sai
∑

đạt cực tiểu thì

̅

̅

, suy ra:
(2.17)

Vậy phép ước lượng đạt tối ưu khi thỏa mãn công thức (2.13) và (2.17) như
trình bày ở trên.

2.3.3. Thu thập dữ liệu hố khoan cho mơ hình nội suy Kriging:
Tổng hợp từ các báo cáo khảo sát địa chất cơng trình, có 28 hố khoan đã thu
thập được. Vị trí của 28 hố khoan khảo sát địa chất cơng trình được thể hiện trên
Hình 2.5.
Dữ liệu tọa độ hố khoan và chiều dày lớp bùn sét của 28 hố khoan khảo sát
địa chất cơng trình đã thu thập được trình bày trong Phụ lục 1. Trong đó, tọa độ hố
khoan sử dụng là hệ tọa độ WGS-84.

Quan sát đặc trưng thống kê của tập dữ liệu thể hiện trong Hình 2.6b cho
thấy dữ liệu có phân bố chuẩn (vì các điểm dữ liệu phân bố dọc theo một đường
thẳng).


-11-

Chú thích:

vị trí hố khoan khảo sát địa chất cơng trình
Hình 2.5. Sơ đồ vị trí các điểm dữ liệu

Histogram of Chiều Dày Lớp Bùn Sét
Normal

9

Mean
StDev
N

8
7

Frequency

6
5
4
3

2
1
0

0

8

16
Chiều Dày (m)

a) Histogram

24

11.70
6.618
28


-12-

Probability Plot of Chiều Dày Lớp Bùn Sét
Normal - 95% CI

99

Mean
StDev
N

AD
P-Value

95
90

11.70
6.618
28
0.192
0.888

Percent

80
70
60
50
40
30
20
10
5

1

-10

0

10
Chiều Dày (m)

20

30

b) Đồ thị Q-Q Plot của các điểm dữ liệu
Hình 2.6. Đặc trưng thống kê của tập dữ liệu kiểm tra bằng
phần mềm Minitab version 16.0
2.3.4. Kết quả mơ hình nội suy Ordinary Kriging cho chiều dày lớp bùn sét ở
Quận 2, Tp. HCM:
Mơ hình nội suy Ordinary Kriging cho chiều dày lớp bùn sét ở Quận 2, Tp.
HCM được thực hiện bằng chương trình phần mềm GMS version 7.1 với cơ sở dữ
liệu như trình bày ở mục 2.3.3.
Biểu đồ variogram được thiết lập cho mơ hình Ordinary Kriging như Hình
2.7. Mơ hình semivariogram được chọn là hàm Spherical với các thông số như sau:


Azimuth angle = 0;



Nugget = 0,34371546;



Contribution = 43,535;



Range = 0,05169;



Anis 1 =1,00.


-13-

Hình 2.7. Biểu đồ variogram Ordinary Kriging của chiều dày lớp bùn sét
Kết quả mơ hình nội suy Ordinary Kriging của chiều dày lớp bùn sét khu vực
Quận 2, Tp. HCM bao gồm:


Mơ hình nội suy Ordinary Kriging (Hình 2.8a); và



Sai số mơ hình nội suy Ordinary Kriging (Hình 2.8b).

Theo kết quả nội suy ở Hình 2.8a, ta thấy chiều dày lớp bùn sét có xu hướng
tăng dần từ phía đông nam (khu vực Cát Lái, phường Thạnh Mỹ Lợi) sang tây bắc
(phường Thảo Điền), bề dày lớp bùn sét thay đổi tương ứng từ 0m đến lớn hơn
28m.


-14-

a) Kết quả nội suy Ordinary Kriging

b) Sai số nội suy Ordinary Kriging
Hình 2.8. Kết quả mơ hình nội suy Ordinary Kriging của chiều dày
lớp bùn sét khu vực Quận 2, Tp. HCM


-15-

2.3.5. Đánh giá kết quả nội suy Kriging:
Việc đánh giá kết quả nội suy để kiểm tra sự phù hợp của mơ hình Kriging sẽ
được tiến hành bằng cách so sánh kết quả nội suy với kết quả khoan khảo sát địa
chất cơng trình của những cơng trình thực tế trong khu vực nghiên cứu như ở Bảng
2.2 bên dưới.
Bảng 2.2. So sánh kết quả khảo sát trực tiếp với kết quả nội suy
Vị Trí

Tọa Độ (độ)

Chiều Dày Lớp Bùn Sét

Kiểm Tra

X

Y

Thực Tế

Nội Suy

Độ Lệch

1

106,7309

10,8124

19,0m

18,0 ± 0,14m

- 5,26%

2

106,7691

10,7707

Khơng có

Khơng có

Khơng có

3

106,7436

10,7912

14,0m

16,0 ± 7,66m

14,28%

* Chú thích:
Vị trí 1: Cơng trình British Intl. School, số 215 Nguyễn Văn Hưởng, phường
Thảo Điền.
Vị trí 2: Cơng trình trường Tiểu học Thạnh Mỹ Lợi, phường Thạnh Mỹ Lợi.
Vị trí 3: Cơng trình chùa Huệ Nghiêm 2, số 299B Lương Định Của, phường
An Phú.
Từ kết quả so sánh ở Bảng 2.2, ta thấy mơ hình nội suy Kriging của chiều
dày lớp bùn sét tìm được là phù hợp với số liệu khảo sát thực tế, độ sai lệch giữa dữ
liệu thực và dữ liệu nội suy từ mơ hình là khơng lớn. Vì vậy, kết quả mơ hình
Kriging có thể chấp nhận được.